面向Wi-Fi客戶機(jī)的低端微控制器
Wi-Fi這種可以讓各類裝置與互聯(lián)網(wǎng)、WLAN相連的無線網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù),在過去幾年中作為一種互聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)已經(jīng)變得越來越重要。Wi-Fi現(xiàn)在可以讓移動工作者和旅行者在任何能找到接入點的地方都能夠連接到這一全球性的網(wǎng)絡(luò)上。
Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)利用了由IEEE802.11a、b、g所定義的無線技術(shù),以提供快速、可靠的無線網(wǎng)絡(luò)連接。它是一種小型化、緊湊的移動客戶機(jī)裝置,也是一種工業(yè)、辦公室和家庭無線自動化技術(shù),這種技術(shù)可以廣泛使用具有Wi－Fi能力的8位微控制器來作為一種節(jié)約成本和降低功耗的替代方案。
WLAN可以按端到端(專設(shè)模式)或者客戶機(jī)/服務(wù)器(基礎(chǔ)架構(gòu)或者BSS模式)的配置形式建立。本文將討論客戶機(jī)/服務(wù)器型的WLAN實現(xiàn)。
客戶機(jī)/服務(wù)器基礎(chǔ)架構(gòu)
客戶機(jī)/服務(wù)器 WLAN架構(gòu)由兩端組成：一個接入點和一個客戶站(client station)(見圖1)。接下來的討論將對每一端及相應(yīng)的技術(shù)作出定義。
圖1 客戶機(jī)/服務(wù)器 WLAN架構(gòu)
接入點(AP)—無線接入點(AP)可以擔(dān)當(dāng)無線客戶機(jī)和WLAN或者互聯(lián)網(wǎng)之間的橋梁的角色。AP需要功能強(qiáng)大的硬件,以便完成處理和分發(fā)。AP必須完成一個無線接口到另一個無線接口的橋接,或在一個包含多個站、AP和集成的LAN的ESS中橋接到一個有線的接口。它還必須與附近其他的AP進(jìn)行通信,對信道交換進(jìn)行管理,以避免AP間的干擾。
AP所需要的能力只有一個32位的高速處理器才能提供。但是,低端的、8位的微處理器在Wi-Fi模式的客戶站部分也可以發(fā)揮重要的作用。
客戶站—客戶站裝置的類型從小的手持式一直到膝上機(jī)、PC和帶有Wi－Fi能力的車輛�？蛻粽臼荳LAN數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的末端,因此也無需橋接。類似的,它也無需為信道交換或者其他通信管理功能而操心。
因為Wi－Fi網(wǎng)絡(luò)的客戶站部分具有內(nèi)在的簡單性,因此它是8位技術(shù)的一種理想應(yīng)用對象�；诔墒旌土畠r的8位處理器,如Z80,是一種巧妙的解決方案。此類的處理器建立在經(jīng)過增強(qiáng)的Z80內(nèi)核之上,可以高達(dá)50MHz的速度運行。這些處理器可以讓小的客戶站應(yīng)用具備嵌入式的、訪問互聯(lián)網(wǎng)的能力,同時維持性能和吞吐量方面的目標(biāo),在這些小的客戶站應(yīng)用中,低功耗、成本經(jīng)濟(jì)性和設(shè)計的簡單與緊湊性,都是關(guān)鍵要素。緊湊的客戶站可以在車載導(dǎo)航系統(tǒng)、便攜式娛樂裝置、工業(yè)、辦公和家庭自動化控制器以及消費類產(chǎn)品等應(yīng)用中找到自己的歸宿�；�8位處理器的設(shè)計能滿足通信處理的需求的話,則此類應(yīng)用是理想的目標(biāo)。
如今的8位微處理器和處理機(jī)具有價格低廉的優(yōu)勢,但它們的功能也足以完成復(fù)雜的任務(wù)。這些裝置目前被用于、而且一段時間以來一直就被用于數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸和通信應(yīng)用,它們服務(wù)于那些需要具備無線連接能力的應(yīng)用也有一段時間了。
無線自動化
考慮一個完全自動化的建筑,在這幢建筑中,空調(diào)、煙霧報警器、安全警報和其他高級系統(tǒng)的部署都依賴微控制器來完成。在一個典型的應(yīng)用中,管理員或者工程師可以在一個Wi-Fi無線所覆蓋的區(qū)域或者熱點上利用具備Wi-Fi能力的膝上機(jī)來對各種設(shè)置進(jìn)行控制與監(jiān)測。有待控制和監(jiān)管的裝置都通過掛在一個I2C的總線上的或者連接到GPIO上的不同的接口來連接到微控制器上。
這樣的一個系統(tǒng)可以是單線程或者多線程的應(yīng)用,具體則取決于項目要求和系統(tǒng)的復(fù)雜性。有些最起碼的硬件要求包括：
一個帶8位微控制器的定制的板卡,必須具有串行和GPIO接口以及定時器(要求最少有64~128k的片上閃存,正如EZ80Acclaim系列控制器那樣,以便燒入圖像)
